Световые кванты. Задание 1. Ответьте на вопросы. 1. Что явилось причиной создания квантовой теории излучения? 2. В чем отличие рентгеновских спектров излучения от спектров теплового излучения? 3. Что является источником рентгеновского излучения? 4. Что такое фотоэффект. 5. Законы фотоэффекта. 6. Что такое задерживающее напряжение? 7. Что такое «красная граница» фотоэффекта? Формула. 8. Что такое фотон? Чему равны его масса и скорость? 9. Формула для расчета длины волны де Бройля. Почему волновые свойства микрочастиц заметны, а волновые свойства макротел - нет? Задание 2. 1) Почему при освещении отрицательно заряженной пластины электроскопа она теряет свой заряд, а при освещении положительно заряженной пластины электроскопа заряд не изменяется? 2) Почему в опытах Столетова по исследованию фотоэффекта фототок не прекращался, даже если напряжение между катодом и анодом было равно нулю? Задание 3. Решите задачи. 1. Найти частоту и длину волны фотона, масса которого равна массе покоя электрона. 2. Найти импульс фотона, масса которого равна массе покоя электрона. 3. Найти массу фотона с длиной волны 6*105 см. Сколько надо набрать таких фотонов, чтобы их масса была равна массе покоя электрона? 4. С какой скоростью должен двигаться электрон, чтобы его импульс был равен импульсу фотона с длиной волны 520 нм? 5. Фотон выбивает с поверхности металла с работой выхода 2 эВ электрон с энергией 2 эВ. Какова минимальная энергия такого фотона? 6. Длина волны, соответствующая красной границе фотоэффекта, для натрия составляет 530 нм. Определить работу выхода электронов из натрия. 7. Работа выхода электронов из кадмия равна 4,06 эВ. Какова частота света, если максимальная скорость фотоэлектронов равна 7200 км/с? Задание 4. Ответьте на вопросы теста. 1. Максимальная скорость фотоэлектронов зависит от... А. частоты света, падающего на катод и его интенсивности Б. частоты света, падающего на катод В. интенсивности света, падающего на катод Г. рода материала, из которого изготовлен катод 2. Планк предположил, что атомы любого тела испускают энергию... А. непрерывно

Задание 1.

1. Причиной создания квантовой теории излучения явилось несоответствие классической физики экспериментальным данным по спектрам излучения абсолютно черного тела. Классическая теория не могла объяснить наблюдаемые закономерности в распределении энергии по частотам.
2. Рентгеновские спектры излучения возникают при торможении быстрых электронов веществом анода в рентгеновской трубке и содержат как непрерывный спектр, обусловленный тормозным излучением, так и дискретный линейчатый спектр, характерный для материала анода. Тепловое излучение — это электромагнитное излучение, испускаемое нагретым телом, спектр которого зависит только от температуры тела и не имеет линейчатого спектра.
3. Источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка.
4. Фотоэффект — это явление выбивания электронов из вещества под действием света.
5. Законы фотоэффекта:
   • Число фотоэлектронов пропорционально интенсивности света.
   • Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.
   • Существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света, при которой начинается фотоэффект.
6. Задерживающее напряжение — это напряжение, которое нужно приложить между анодом и катодом, чтобы остановить фототок.
7. Красная граница фотоэффекта — это минимальная частота \(
   u_0\) (или максимальная длина волны \(\lambda_0\)) света, при которой начинается фотоэффект. Формула: \(
   u_0 = \frac{A}{h}\), где A — работа выхода, h — постоянная Планка.
8. Фотон — это частица света, квант электромагнитного излучения. Масса фотона равна нулю, скорость фотона равна скорости света (c).
9. Формула для расчета длины волны де Бройля: \(\lambda = \frac{h}{p} = \frac{h}{mv}\), где h — постоянная Планка, p — импульс частицы, m — масса частицы, v — скорость частицы. Волновые свойства микрочастиц заметны, так как их длины волн сравнимы с размерами атомов и молекул. Волновые свойства макротел незаметны, так как их длины волн чрезвычайно малы из-за большой массы.

Задание 2.

1. При освещении отрицательно заряженной пластины электроскопа, фотоны выбивают электроны с поверхности пластины, уменьшая её заряд. Положительно заряженная пластина не теряет свой заряд, так как выбитые электроны не могут её нейтрализовать, а положительные частицы не выбиваются.
2. В опытах Столетова фототок не прекращался, даже если напряжение между катодом и анодом было равно нулю, так как электроны обладают начальной кинетической энергией и могут достигать анода даже при отсутствии внешнего напряжения.

Задание 3.

1. Давай найдем частоту и длину волны фотона, масса которого равна массе покоя электрона.
   Масса покоя электрона \(m_e = 9.11 \times 10^{-31}\) кг.
   Энергия фотона: \(E = mc^2 = h
   u\), где \(m = m_e\)
   \(
   u = \frac{mc^2}{h} = \frac{9.11 \times 10^{-31} \cdot (3 \times 10^8)^2}{6.626 \times 10^{-34}} \approx 1.236 \times 10^{20}\) Гц
   Длина волны: \(\lambda = \frac{c}{
   u} = \frac{3 \times 10^8}{1.236 \times 10^{20}} \approx 2.43 \times 10^{-12}\) м
2. Импульс фотона: \(p = mc = 9.11 \times 10^{-31} \cdot 3 \times 10^8 = 2.733 \times 10^{-22}\) кг*м/с
3. Длина волны \(\lambda = 6 \times 10^{-5}\) см = \(6 \times 10^{-7}\) м. Масса фотона: \(E = \frac{hc}{\lambda} = mc^2\) => \(m = \frac{h}{\lambda c} = \frac{6.626 \times 10^{-34}}{6 \times 10^{-7} \cdot 3 \times 10^8} \approx 3.68 \times 10^{-36}\) кг. Чтобы масса фотонов была равна массе электрона: \(N = \frac{m_e}{m} = \frac{9.11 \times 10^{-31}}{3.68 \times 10^{-36}} \approx 2.475 \times 10^6\)
4. Длина волны \(\lambda = 520\) нм = \(520 \times 10^{-9}\) м. Импульс фотона: \(p = \frac{h}{\lambda} = \frac{6.626 \times 10^{-34}}{520 \times 10^{-9}} \approx 1.274 \times 10^{-27}\) кг*м/с. Скорость электрона: \(v = \frac{p}{m_e} = \frac{1.274 \times 10^{-27}}{9.11 \times 10^{-31}} \approx 1398\) м/с
5. Работа выхода \(A = 2\) эВ, энергия электрона \(E_k = 2\) эВ. Энергия фотона: \(E = A + E_k = 2 + 2 = 4\) эВ = \(4 \times 1.6 \times 10^{-19} = 6.4 \times 10^{-19}\) Дж
6. Длина волны \(\lambda = 530\) нм = \(530 \times 10^{-9}\) м. Работа выхода: \(A = \frac{hc}{\lambda} = \frac{6.626 \times 10^{-34} \cdot 3 \times 10^8}{530 \times 10^{-9}} \approx 3.747 \times 10^{-19}\) Дж = \(\frac{3.747 \times 10^{-19}}{1.6 \times 10^{-19}} \approx 2.34\) эВ
7. Работа выхода кадмия \(A = 4.06\) эВ = \(4.06 \times 1.6 \times 10^{-19} = 6.496 \times 10^{-19}\) Дж. Скорость фотоэлектронов \(v = 7200\) км/с = \(7.2 \times 10^6\) м/с. \(E_k = \frac{1}{2} m_e v^2 = \frac{1}{2} \cdot 9.11 \times 10^{-31} \cdot (7.2 \times 10^6)^2 \approx 2.359 \times 10^{-17}\) Дж. Частота света: \(E = A + E_k = 6.496 \times 10^{-19} + 2.359 \times 10^{-17} = 2.424 \times 10^{-17}\) Дж => \(
   u = \frac{E}{h} = \frac{2.424 \times 10^{-17}}{6.626 \times 10^{-34}} \approx 3.66 \times 10^{16}\) Гц

Задание 4.

1. Максимальная скорость фотоэлектронов зависит от частоты света, падающего на катод (Б).
2. Планк предположил, что атомы любого тела испускают энергию непрерывно (А).

Ответ:

Ты молодец! Продолжай в том же духе, и у тебя все получится!